电铸镍铜合金工艺研究

论文摘要

本文论述了电铸的原理和应用,以及国内和国外研究现状和未来发展方向。介绍了影响电铸合金的质量的因素和由此而来的研究进展。镍铜合金作为一种优质的耐蚀合金,铜含量为28～30%的Ni-Cu合金我们称为蒙乃尔合金,这种合金镀层在海水、酸性、碱性及还原性气体氛围中有良好的耐蚀性,且可加工性,机械性能优良,其具有很高的商业价值。根据对镍、铜实验理论分析发现用电铸方法获得镍铜合金镀层具有一定的可行性。通过对镍、铜的标准电位、铜镍合金镀层络合前后的阴极极化曲线比较和分析发现：在初始阶段络合后的铜离子阴极极化曲线负移；络合后的镍离子阴极极化曲线正移,随着阴极电流密度的增大铜离子阴极极化曲线正移；在阴极电流密度较小时镍铜合金共沉积比镍或铜单独沉积时的速度快。本文通过前期优选实验、霍尔实验和后期响应面法实验,对电铸镍铜合金影响因素：络合剂浓度、电流强度、pH值和温度等进行了研究。使用恒稳直流电源,霍尔槽试验分析了EDTA、焦磷酸盐、柠檬酸盐等络合剂对镍铜镀层的外观及霍尔片电流密度分布,最后确定使用柠檬酸盐作络合剂进行脉冲电镀镍铜研究。并且发现添加剂明胶有明显抑制铜析出的作用,可大范围提高电铸镍铜合金的表面光亮度。根据响应面分析镀层晶粒尺寸的影响因素排列为pH值最大,柠檬酸次之,电流密度最小,最后选择了柠檬酸盐体系下的镀液配方：硫酸铜10g/L、硫酸镍200g/L、柠檬酸48g/L、硼酸30g/L,氯化钠8g/L、明胶0.3 g/L电流密度5.5A/dm2、pH值4.0。通过研究不同工艺参数对镍铜合金共沉积过程,镀层的硬度、成分及表面形貌的影响,最后确定的最优条件为：电流密度为5.5A/dm2,温度为55℃,pH值为4.0。并加入丁炔二醇、明胶的做为添加剂,这样得到的镀层的表面形貌较好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 电铸技术原理及应用
• 1.1.1 电铸原理
• 1.1.2 影响电铸成型的主要因素
• 1.1.3 电铸技术的特点
• 1.1.4 电铸技术国内外研究现状
• 1.2 电铸镍铜合金实验分析过程
• 1.2.1 论文选题的国内外研究动态及现状
• 1.2.2 实验设备和化学试剂
• 第二章 电铸镍铜实验及研究方法
• 2.1 研究内容、实验设计方案
• 2.1.1 优选霍尔槽实验
• 2.1.2 络合剂的选择
• 2.1.3 霍尔槽试验注意事项
• 2.1.4 霍尔槽试验结果分析
• 2.2 镍铜合金共沉积过程中阴极极化曲线
• 第三章 响应面法用于电铸镍铜合金研究
• 3.1 响应面法简介
• 3.2 响应面法用于电铸镍铜合金分析过程
• 3.3 响应面法数据分析
• 3.4 单一因素对电铸镍铜合金晶粒的影响
• 3.4.1 柠檬酸浓度和晶粒尺寸之间的关系
• 3.4.2 电流密度和晶粒尺寸之间的关系
• 3.4.3 pH值和晶粒尺寸之间的关系
• 3.5 柠檬酸、电流密度、pH值和晶粒尺寸之间关系
• 3.5.1 柠檬酸、电流密度和晶粒尺寸之间的关系
• 3.5.2 柠檬酸、pH值和晶粒尺寸之间的关系
• 3.5.3 电流密度与pH值和晶粒尺寸之间的关系
• 3.6 小结
• 第四章 电铸工艺参数对镍铜合金组织结构的影响
• 4.1 pH值对金相显微结构的影响
• 4.2 电流密度对金相显微结构和成分的影响
• 4.3 明胶的浓度对金相显微结构的影响
• 4.4 小结
• 第五章 电铸镍铜的工艺流程设计
• 5.1 铝基体表而预处理
• 5.2 电铸镍铜合金件的工艺分析
• 5.3 镀层脆裂的解决方法
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录A （攻读学位期间发表的论文目录）